BAB 3- Analisa Hidrologi PLTMH Sungai Biangloe

BAB III ANALISA DATA DAN DESAIN

Secara garis besar penulis memberikan gambaran tentang tahapan-tahapan yang akan dilakukan pada perencanaan tentang “Perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) Di Sungai Biangloe Kecamatan Pa’jukukang” A. Lokasi

Yang menjadi lokasi perencanaan ini adalah Sungai Biangloe yang merupakan sungai yang paling dekat dengan daerah pemukiman. Secara administrative terletak di Desa Biangloe, Kecamatan Pa’jukukang, Kabupaten Bantaeng. Jarak dari Kota Makassar ke lokasi Penelitian kurang lebih 200 km. B. Langka Langkah-l h-lang angkah kah Pere Perenca ncanaa naan n

1. Peng Pengum umpu pula lan n Data Data Mengumpulkan data-data dari berbagai referensi yang terkait dengan penelitian yang akan dilakukan. a.

Mengukur Mengukur tinggi tinggi muka air, kecepatan kecepatan dan dan luas luas penampan penampang g sungai. sungai.

b. Merencanakan Site Plan. c.

Mene Menent ntuk ukan an letak letak/po /posis sisii Intake saluran pengambil air pada Sungai Biangloe.

d. Mene Menent ntuk ukan an bak bak pen penge gend ndap ap.. e.

Menent Menentuka ukan n dimensi dimensi salura saluran n pengara pengarah h dan bak penena penenang. ng.

f.

Menent Menentuka ukan n bahan bahan dan dan dimens dimensii pipa pipa yang yang akan digu digunak nakan. an.

g. Mengukur Mengukur tinggi tinggi terjunan terjunan dan dan jarak lintasa lintasan n pipa dari dari bak penenan penenang g sampai sampai ke power power house. 2. Persamaaan Menggu Menggunak nakan an persam persamaan aan Daya Daya dan Metode Metode Geomet Geometrik rik yang yang akan akan digunk digunkan an dalam dalam perhitungan. 3. Perhitu itungan Menghitung daya yang dihasilkan oleh PLTMH 4. Pembahasan Data Data yang yang telah telah diolah diolah kemudi kemudian an dibaha dibahass untuk untuk mendap mendapatka atkan n hasil hasil dari dari penuli penulisan san penelitian ini.

Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro (PLTMH) Kec. Pa’Jukukang Kab. Bantaeng

Analisis Hidrologi

III - 1

C. Pengumpulan Data

Untuk merencanakan PLTMH diperlukan data antara lain catatan curah hujan yang dapat mewakili kondisi curah hujan pada daerah tangkapan Sungai Marimpa, dimana PLTMH tersebut direncanakan untuk perencanaan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Pinembani. 1. Survey Pendahuluan Survey pendahuluan dimaksudkan untuk mengetahui sampai sejauh mana survey dapat diterapkan dan untuk mengetahui gambaran awal kondisi di lapangan. 2. Pengumpulan Data Adapun data yang digunakan dalam penulisan ini adalah data primer, dan data sekunder. Data-data yang dikumpulkan terdiri atas: a.

Data Primer, yaitu data yang diperoleh dengan melakukan observasi langsung di lokasi perencanaan serta Tanya Jawab dengan stekholder terkait. Data ini berupa : •

Data dimensi sungai

•

Data kondisi sungai, seperti : Kedalaman sungai, tinggi terjunan (head)

b. Data sekunder, Data sekunder merupakan data yang diambil dari instansi terkait seperti kantor Balai Wilayah Sungai 3 Sulawesi selatan dan Badan Pembangunan Daerah Sulawesi selatan. Adapun data sekunder meliputi : •

Peta Lokasi Perencanaan.

•

Data Curah Hujan.

•

Peta Cathment Area.

•

Peta Topografi.

D. ANALISA DATA 1. Debit Andalan a.

Evaluasi Data

Data – data yang akan digunkan dalam menganalisis debit andalan meliputi data curah hujan dan data klimatologi dimana data-data tersebut akan dievaluasi terlebih dahulu. Data-data yang akan dievaluasi harus lengkap dan tercatat. Untuk data-data yang akan digunakan dalam menganalisis ketersediaan air (debit andalan) secara keseluruhan mencakup antara lain : •

Kelembaban relatif stasiun Biangloe


Analisis Hidrologi

III - 2

•

Data temperatur udara rata-rata bulanan

•

Data kecepatan angin rata-rata bulanan

•

Data penyinaran matahari rata-rata bulanan

•

Data curah hujan bulanan dan jumlah hari hujan

b. Perhitungan Evapotranspirasi Potensial (ETo)

Untuk menghitung evapotranspirasi potensial (ETo) digunakan metode “Penman Modifikasi” Contoh perhitungan ETo, untuk bulan Januari pada stasiun lalundu, adalah sebagai berikut :

c.

Diketahui : Data rerata Klimatologi

•

Temperatur rata-rata, T = 26,80o C

•

Kelembaban udara relatif, RH = 92,4%

•

Kecepatan angin, u = 69.2 km/hr = 2.88 km/jam = 0.80 m/det

•

Penyinaran matahari, n/N = 50.4%

Perhitungan Metode Empiris Debit Andalan Sungai

Dalam menentukan ketersediaan air atau debit andalan pada DAS Sungai Biangloe, digunakan Metode F.J. Mock untuk tiap tahunnya selama 10 tahun. Data yang menjadi parameter dalam menentukan debit andalan antara lain : •

Data curah hujan bulanan rata-rata

•

Data evapotranspirasi potensial yang dihitung dengan metode Penman Modifikasi

•

Data jumlah harian hujan

Adapun langkah perhitungan ketersediaan air atau debit anadalan pada DAS Marimpa dengan metode F.J.Mock Debit andalan yang ekonomis ditentukan menurut pedoman ”Technical Participation Manual for Small Hydroelectric Power Develovement” yang dikeluarkan oleh New Energy Foundation, MITI Japan. Memperhatiakn kurva durasi debit aliran, maka dapat dipilih debit disain yang efektif. Pada prosentase kejadian 70 % diperoleh debit sebesar 0,064 m3/det. Dan pada prosentase kejadian 100 % diperoleh debit 0,009 m3/det. Sehingga debit desain ditetapkan sebesar 0,064 m3/det. Banjir Rencana pada studi ini dilakukan melalui pengamatan karakteristik sungai. tanda-tanda kejadian banjir yang ada serta hasil wawancara dengan masyarakat


Analisis Hidrologi

III - 3

disekitar

lokasi

studi.

Hasil

analisis

menunjukkan

bahwa

kejadian

banjir

mengakibatkan permukaan air sungai naik sampai 1,00 meter di lokasi PLTMH. 2. Debit Banjir a. Analisis Frekuensi

Dari hasil uji konsistensi data curah hujan yang telah dilakukan, diperoleh data curah hujan maksimum dengan menggunakan metode rata-rata Aljabar. •

Uji Konsistensi Data Sebelum data hujan ini dipakai terlebih dahulu harus melewati pengujian untuk kekonsistenan data tersebut. Metode yang digunakan adalah metode RAPS ( Rescaled Adjusted Partial Sums) (Buishand,1982). Pengujian konsistensi dengan menggunakan data dari stasiun itu sendiri yaitu pengujian dengan komulatif penyimpangan terhadap nilai rata-rata dibagi dengan akar komulatif rerata penyimpangan kuadrat terhadap nilai reratanya,

•

Perhitungan Distribusi Untuk memperkirakan besarnya debit banjir dengan kala ulang tertentu, terlebih dahulu data-data hujan didekatkan dengan suatu sebaran distribusi, agar dalam memperkiraan besarnya debit banjir tidak sampai jauh melenceng dari kenyataan banjir yang terjadi (Soewarno, 1995 :98).

3. Desain Dasar

Untuk menghitung/memperkirakan bentuk serta dimensi dari bangunan-banguan utama PLTMH maka diperlukan desain dasar. Desain dasar ini penting untuk memperoleh besaran volume pekerjaan, sehingga evaluasi teknis maupun ekonomis terhadap PLTMH dapat dilakukan. Banguan-banguan utama tersebut terdiri dari Pekerjaan Sipil dan Pekerjaan Elektro Mekanik. Pekerjaan-pekerjaan sipil meliputi : Bangunan Pengelak Aliran ( Cofferdam), Bendung (Weir ), Banguan Pengambilan ( Intake), Saluran Pembawa ( Headrace) dari beton tumbuk, Kantong Sedimen, Pipa Pesat ( Penstock ), Rumah Pembangkit ( Power House), dan Saluran Pembuang Akhir (Tail Race). 4. Data Desain

Data-data yang digunakan dalam penyusunan desain dasar bangunan-bangunan utama PLTMH Marimpa ini antara lain seperti di bawah ini, sedangkan data pendukung yang lain yang tidak ada, selalu dikemukakan pada awal perhitungan setiap pekerjaan atau struktur yang ada.


Analisis Hidrologi

III - 4

a.

Data Sungai sungai di sekitar bendung •

lebar normal sungai = 10 meter

•

lebar rata-rata dasar sungai = 7 meter

•

kemiringan talud = 1 : 1

•

kemiringan rata-rata dasar sungai di sekitar lokasi bendung 16%

•

Elevasi dasar sungai di sekitar rencana bendung +660,00 m

•

Elevasi di sekitar bak penenang / pengendap +659,50 m

•

Elevasi di sekitar rumah turbin (power house) +651,65 m

•

H gross = 8,35 m

b. Hidrologi: •

Debit rencana Qdesain = 0,064m3/s

•

Tinggi muka air pada saat banjir maksimum h= 1,1 0 m

•

Material sungai di hilir rencana lokasibendung berupa pasir, kerikil hingga batu berukuran 10 – 50 cm sedangkan di sekitar lokasi bendung berupa batu masif.

E. Desain Dasar Pekerjaan Sipil 1. Bangunan Pengalih Aliran (Cofferdam)

Pada fase pembangunan deperlukan lapangan pekerjaan yang kering, sehingga di perlukan suatu bangunan pengalih aliran untuk mengalihkan aliran air sungai. Pada area yang di keringkan tersebut dapat di mulai pembangungan pondasi bendung utama. Pengalihan aliran sungai Biangloe untuk pembangunan konstruksi bendung PLTMH Biangloe dilakukan dengan dua tahap dengan tanggul pengelak (cofferdam). Tahap 1:

Pelaksanaan pembangunan konstruksi bendung dimulai dari bagian hulu dari rencana bendung utama. Pada bagian hulu ini terdapat bangunan pembilas dan intake. Bangunan cofferdam untuk mengarahkan aliran sungai ke sisi lainnya. Setelah pekerjaan konstruksi bendung dan pembilas selesai maka cofferdam dibongkar.


Analisis Hidrologi

III - 5

Tahap 2:

Pembangunan konstruksi bendung dilaksanakan pada sisi lainnya. Cofferdam dibangun untuk melindungi areal kerja pada sisi ini, dimana aliran sungai diarahkan melalui bangunan bendung yang sudah jadi. Elevasi/tinggi cofferdam disarankan seekonomis mungkin dengan pertimbangan faktor resiko yang kemungkinan muncul. Berdasarkan pertimbangan di atas serta informasi masyarakat di sekitar lokasi pembangunan PLTMH Marimpa dan pengamatan langsung didapatkan data bahwa tinggi maksimum air dari dasar sungai pada saat banjir tahunan setinggi 1,10 meter. 2. Bendung

Bendung PLTMH Biangloe direncanakan sebagai bendung sederhana dari pasangan batu kali dilapisi beton bertulang dengan mutu K225 setebal 10 cm. Panjang bendung adalah 10,0 meter. a.

Lokasi Bendung

Bendung PLTMH Marimpa dibangun pada hulu sungai Biangloe pada elevasi dasar sungai + 660,00 m, dengan bangunan intake pada sebelah kiri aliran sungai. Lebar ratarata sungai di sekitar lokasi bendung sekitar 10 m, dengan kemiringan talud adalah 1 : 1; dengan gradien rata-rata sungai 16 %. b. Elevasi Mercu Bendung

Berdasarkan kondisi topografi dan fungsi dari bendung PLMTH Biangloe yakni untuk memperoleh tinggi jatuh rencana, maka direncanakan tinggi mercu bendung sebesar 1,50 m, sehingga elevasi mercu direncanakan pada elevasi 661,50 m. c.

Tinggi Muka Air Maksimum di Sungai

Tinggi muka air maksimum sungai Biangloe (tinggi muka air sebelum ada bendung) dihitung menggunakan rumus Chezy d.

Lebar Bendung

Lebar bendung merupakan jarak antara tembok pangkal (abutment) di satu sisi sungai dengan abutmen pada sisi lain termasuk pilar-pilar dan pintu pembilas. Lebar bendung (B) yang ideal adalah sama dengan lebar normal sungai (Bn) agar aliran sungai tidak banyak mengalami gangguan setelah ada bendung. Akan tetapi bilamana pengambilan lebar bendung (B) sama dengan lebar normal sungai (Bn) mengakibatkan muka air di atas mercu bendung tinggi sekali maka lebar bendung dapat diperbesar hingga 1,20 kali lebar sungai normal atau B = 1,2 Bn (Soenarno, Konstruksi Bendung Tetap, Departemen Pekerjaan Umum dan Tenaga Listrik). Dengan pertimbangan kodisi geologis lokasi sekitar bendung yang merupakan tebing batu masif maka lebar bendung diambil sama dengan lebar sungai. e.

Mercu Bendung


Analisis Hidrologi

III - 6

Seperti telah dijelaskan sebelumnya, bahwa bendung PLTMH Biangloe direncanakan tipe sederhana dari pasangan batu kali dengan tinggi mercu 1,00 meter dari dasar sungai. Bentuk mercu pelimpah direncanakan tipe bulat dengan jari-jari tunggal R = 1,0 m. Kemiringan permukaan mercu bagian hilir adalah 3 : 1 sedangkan bagian hulu bendung vertikal. Untuk menjamin kekuatan tubuh bendung dilapisi beton bertulang K225 dengan tebal 10 cm. Dengan demikian elevasi mercu bendung adalah + 661,00 m. f.

Kolam Olak (Peredam Energi)

Di sekitar lokasi pembangunan bendung PLTMH Biangloe terdiri dari pasir halus dan kerikil serta terdapat batuan masif seperti pada lokasi jatuhnya air terjun yang ada sekarang, maka perlu dibuatkan konstruksi kolam olakan yang baru. Akan tetapi karena

diperkirakan

banjir

sungai

Marimpa

akan

mengangkut

batu-batu

bongkahan/boulder yang dapat merusak tubuh bendung dan lantai/dasar sungai bagian hulu bendung, maka pada bagian hilir bendung tersebut akan dilapisi beton bertulang dengan mutu K225 setebal 20 cm selebar 2 meter dari tubuh bendung sepanjang tubuh bendung atau sepanjang 10,0 meter. 3. Bangunan Pengambilan (Intake)

Bangunan intake harus mensupali debit air dengan stabil ke saluran pembawa, yang kemudian diteruskan ke bangunan kolam penenang (forebay). Debit air tersebut kemudian diteruskan ke rumah pembangkit melalui pipa pesat (penstock). Desain bangunan intake dibuat dengan harus memperhatikan tingkat permukaan air pada saat debit minimum. Berdasarkan kondisi topografi sungai Biangloe, maka bangunan pengambilan ditempatkan di sebelah kanan aliran sungai. 4. Saluran Pembawa (Headrace)

Saluran pembawa adalah salah satu bangunan yang sangat vital didalam perancangan dan desain PLTMH. Elevasi dasar saluran pembawa pada bangunan intake + 659,50 meter dan kemiringan dasar saluran 0,001 Saluran pembawa pada PLTA Sungai Biangloe berfungsi mennyalurkan air dari pintu Intake menuju pipa pesat (penstock). Direncanakan penampang saluran pembawa berbentuk trapesium. Berdasarkan pengalaman rasio optimum antara lebar dan tinggi saluran adalah 3 : 2 – 4 : 2 5. Bangunan pengendap sedimen (sediment trap)

Bangunan pengendap sedimen direncanakan berbentuk segi empat dari pasangan dan lantai beton bertulang dengan dinding di sekitar jatuhnya air dari saluran pembawa berupa dinding beton bertulang. 6. Pipa Pesat (Penstock)


Analisis Hidrologi

III - 7

Pipa pesat adalah pipa bertekanan yang mengalirkan air dari bak penenang (sandtrap) langsung ke intake turbin. Penempatan pipa pesat dapat di atas permukaan tanah atau di dalam tanah, untuk penempatan pipa di dalam tanah akan menjaga tekanan air yang ada di dalam pipa dari perubahan suhu matahari dan hujan. Bilamana pemasangan pipa dilakukan di atas permukaan tanah maka diperlukan konstruksi blok angker dan struktur pendukung sebagai dudukan pipa pesat untuk menahan beban pipa dan air di dalamnya. Pipa penstock merupakan salah satu komponen yang mahal dalam pekerjaan PLTMH, oleh karena itu desainnya perlu dipertimbangkan terhadap keseimbangan antara kehilangan energi dan biaya yang diperlukan. Parameter yang penting dalam desain pipa penstock terdiri dari material yang digunakan, diameter dan ketebalan pipa serta jenis sambungan yang digunakan. Dengan pertimbangan head yang relatif rendah, ketersediaan material, maka digunakan pipa beton bertulang. 7. Kehilangan Tenaga (Head Loss)

Kehilangan tenaga pada pipa pesat adalah jumlah dari kehilangan tenaga pada intake pipa pesat ditambah kehilangan tenaga pada akibat gesekan dan kehilangan tenaga akibat penyempitan pipa pada ujung pipa pesat, sedangkan kehilangan tenaga akibat gesekan telah di hitung terlebih dahulu yaitu sebesar 0,06 m 8. Rumah Pembangkit

Bangunan rumah pembangkit direncanakan berupa bangunan permanen dengan ukuran panjang x lebar x tinggi = 3 m x 3 m x 3; memakai atap seng gelombang, pondasi batu kali, dinding batu bata, pintu tripleks, dan lantai beton rabat diaci. 9. Saluran Pembuang Akhir (Tail Race)

Saluran pembuang akhir (tail race) direncanakan berbentuk persegi empat dari pasangan batu. Kapasitas saluran direncakan Qdesain = 0,064 m3 / s. F. Kapasitas Daya Dan Produksi Energi

Daya listrik yang dapat dibangkitkan dihitung dengan memakai persamaan: P = 9,81 x Q x H x η Dimana : P = daya (KW), Q = debit rencana (m3/det), H = Head netto (m) η = koefisien efisiensi turbin dan generator. Setiap jenis turbin dan pabrik pembuat memiliki tingkat efisiensi yang berbeda.


Analisis Hidrologi

III - 8

Debit rencana diambil pada kejadian 70 %, sehingga Q = 0,064 m3/det, H netto diperoleh sebesar 7,85 m. Pada kasus ini, efisiensi turbin dan generator dipakai adalah 75 %,


Analisis Hidrologi

III - 9

BAB 3- Analisa Hidrologi PLTMH Sungai Biangloe

Recommend Documents